质子交换膜燃料电池传质机理的宏观和微观分析

PEM燃料电池是一种高效、清洁的新能源发电系统，是汽车和其他便携式电源的理想替代电源，具有广泛的应用前景。然而大量研究并没有实现PEM燃料电池的推广应用，其中主要原因之一就是没有找到有效的手段研究质子交换膜中的传质机理及催化剂层中的反应机理。本项目运用分子动力学的原理，建立微观模型来研究质子交换膜的传质以及催化剂层中的传质和电化学反应机理；运用流体力学和传质学原理，建立宏观多相流模型来研究气体通道和气体扩散层中的传质原理；对接两种模型的模拟数据，建立宏、微观混合模拟体系；设计加工PEM燃料电池电流分布和阻抗分布测量装置，实验测量PEM燃料电池性能分布，并对比混合模拟数据。通过项目研究，找到质子交换膜中水分和质子的传递机理和规律，分析催化剂层中影响电化学反应的因素，为提高PEM燃料电池性能，降低成本提供依据；研究宏观和微观混合模拟，为全面描述PEM燃料电池中的传质现象提供一种新的方法。